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米乐球彩:太阳能电池片科普系列——发电原理篇

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  北极星太阳能光伏网讯:太阳能光伏发电一般指能使用半导体直接将光能规整为电能的一种动力方式。晶硅类太阳能电池是最遍及的一种方式,太阳能电池起源于1839年,法国贝克勒尔是第一个发现了液态电解质的光生伏特现象的科学家。其一般结构如图所示,在基体硅中进入棚原子今后,便会发生空穴。同理,在基体硅中掺入磷原子今后,由于磷原子比较于硅原子,其最外层是具有五个电子的特别结构,比较于硅原子的四电子结构就会有多出来的一个电子变得十分活泼,叫做N型半导体。晶体硅太阳能电池片主要是用硅半导体资料作为基体制成较大面积的平面PN结,即在标准大约为15 cm×15 cm的P型硅片上经分散炉分散磷原子,分散出一层很薄的经过重掺杂的N型层。然后经刻蚀抵达PECVD在整个N型层表面上镀上一层减反射膜用来削减太阳光的反射丢失,到达丝网在分散面印刷上金属栅线作为太阳能电池片的正面触摸电极。在刻蚀面印刷金属膜,作为太阳能电池片的反面欧姆触摸电极,并烧结封装。

  当有具定能量的光子照耀到太阳能电池片上时,会生成许多新的电子-空穴对。由于电池资料的不断吸收导致入射光强不断减小,因而沿着入射方向,电池片内部电子-空穴对的密度逐步减小,在浓度差的效果下电子-空穴对向着电池片内部做分散运动。当电子-空穴对分散到达PN结界限时,会在内建电场的效果下被拆分,空穴、电子受力然后被面向P区和N区,假如此刻电路正处于开路的状况,那么这些光生电子和空穴就会别离集聚在P区和N 区周围,P区便会得到附加正电荷,同理N区便会得到附加负电荷,P区与N区累积的正负电荷就会在PN结上发生光生电动势,若此刻接通太阳能电池片的正负极就会构成电流。此刻PN结的内部就会构成了由N区指向P区的光生电流发生。

  当硅晶体中掺入硼时(如下图),负电荷表明围绕在硅原子周围的四个电子。而黄色的表明掺入的硼原子,由于硼原子周围只要三个电子,所以就会发生入图所示的蓝色的空穴,这个空穴由于没有电子而变得很不安稳简略吸收电子而中和,构成P型半导体。

  掺入磷原子今后(如上图),由于磷原子有五个电子,所以就会有一个电子变得十分活泼,构成N型半导体。黄色代表掺入的磷原子,赤色代表多出来的电子。

  将一块P型半导体和N型半导体紧密连接在一起,这种紧密连接不能有缝隙,是一种原子半径尺度上的紧密连接。此刻将在N型半导体和P型半导体的结合面上构成如下物理进程。值得注意的是太阳能电池片在实践傍边,是不能够完成P型和N型两种类型电池触摸而构成PN结的,由于没办法做到分子等级拼接,实践出产进程中多为在P型硅的基础上单面分散制得N型。

  图中兰色小圆为多子电子;赤色小圆为多子空穴。N型半导体中的多子电子的浓度远大于P型半导体中少子电子的浓度;P型半导体中多子空穴的浓度远大于N型半导体中少子空穴的浓度。所以在两种半导体的界面上会因载流子的浓度差发生了分散运动,见上图。

  跟着分散运动的进行,在界面N区的一侧,跟着电子向P区的分散,杂质变成正离子;在界面P区的一侧,跟着空穴向N区的分散,杂质变成负离子。杂质在晶格中是不能移动的,所以在N型和P型半导体界面的N型区一侧会构成正离子薄层;在P型区一侧会构成负离子薄层。这种离子薄层会构成一个电场,方向是从N区指向P区,称为内电场,见下图。

  内电场的呈现及内电场的方向会对分散运动发生阻止效果,约束了分散运动的进一步开展。在半导体中还存在少子,内电场的电场力会对少子发生效果,促进少量载流子发生漂移运动。

  咱们称从N区指向P区的内电场为PN结,简略的描绘为:N型半导体中含有较多的空穴,而P型半导体中含有较多的电子,这样,当P型和N型半导体结合在一起时,就会在触摸面构成电势差,这便是PN结。

  电池组件受照耀时,输出电功率与入射光功率之比称为电池组件的功率也称光电规整功率。

  传统晶硅太阳能电池功率的理论极限为28.8%(此处不包括硅基复合其他资料太阳能电池)

  连载文章欢迎检查更多太阳能电池片科普系列:发电原理篇流程(电池片)篇工艺流程(硅片)篇制绒篇分散篇刻蚀篇(镀膜)PECVD篇丝网印刷篇烧结篇组件封装篇多晶硅铸锭篇

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